Có hai loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán của Mauri người Thụy Điển có công suất lớn sử dụng trong công nghiệp. Máy này có nhiệt độ sôi thay đổi phù hợp với việc hạ thấp nhiệt độ không khí dần xuống nhiệt độ yêu cầu nhằm nâng cao hiệu suất máy lạnh. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán công suất lớn vẫn có bơm dung dịch là chi tiết chuyển động.
Nhưng ngày nay nói đến loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán người ta thường nghĩ đến tủ lạnh hấp thụ gia đình, với công suất lạnh nhỏ. Sự ra đời của máy lạnh hấp thụ kiểu này xuất phát từ ý nghĩ chế tạo một máy lạnh hấp thụ hoàn toàn không có chuyển động. Để thực hiện điều đó phải dùng một loại khí trơ nạp vào hệ thống để cân bằng áp suất bay hơi với phần ngưng tụ và sinh hơi. Sự tuần hoàn dung dịch trong hệ thống được thực hiện bằng bơm xiphông do sự sai khác nhiệt độ dẫn tới độ chênh lệch khối lượng riêng và độ chênh cột lỏng.
Đầu tiên người ta sử dụng nitơ làm khí trơ nhưng thất bại vì nó có phần tử lượng gần bằng của amoniắc. Ngày nay người ta dùng hyđrô. Hyđrô có tính khuếch tàn tốt. Phân tử lượng nhỏ hơn nhiều của amôniắc. Trong cùng áp suất và nhiệt độ amôniắc có xu thế lắng xuống còn hyđrô chuyển động lên do tỷ trọng khác nhau. Đó là điều kiện tiên quyết cho việc tuần hoàn chất trong hệ thống và cũng là lý do thử nghiệm thành công đối với hyđrô để cân bằng áp suất của hai kỹ sư Thụy Điển Platen và Munter.
* Nguyên tắc hoạt động:
Máy lạnh hấp thụ khuếch tán có 3 vòng tuần hoàn:
1 - Vòng tuần hoàn thứ nhất: Vòng tuần hoàn môi chất lạnh amôniăc Môi chất lạnh từ bình sinh hơi vào dàn ngưng, ngưng tụ rồi chảy vào dàn bay hơi hay còn gọi là dàn khuếch tán. Hơi NH3 sẽ khuếch tán vào khí H2 từ áp suất riêng phần bằng không lên đến áp suất tương ứng với nhiệt độ buồng lạnh sau đó theo khí H2 lắng dần về dàn hấp thụ vì hỗn hợp NH3 + H2 nặng hơn. Sau khi được hấp thụ NH3 dung dịch trở thành đậm đặc và được bơm xiphông bơm trở lại bình sinh hơi.
2 - Vòng tuần hoàn thứ 2: là vòng tuần hoàn của dung dịch.
Vòng tuần hoàn này cũng giống như ở máy lạnh hấp thụ bình thường. Dung dịch đậm đặc được bơm xiphông bơm xiphông bơm từ dàn hấp thụ vào bình sinh hơi. Dung dịch sau khi sinh hơi amôniăc, trở thành dung dịch loãng. Do chênh lệch cột lỏng dung loãng tự chảy về dàn hấp thụ.
31
3 - Vòng tuần hoàn 3: Vòng tuần hoàn của hyđrô
Khí hyđrô trong dàn khuếch tán theo hơi NH3 lắng dần về dàn hấp thụ. Hơi NH3 được dung dịch hấp thụ dần. Hỗn hợp càng ít hơi NH3 càng nhẹ. Dòng hỗn hợp chuyển động dần lên đỉnh dàn hấp thụ. Khi hết hơi NH3, hyđrô chuyển động trở lại dàn bay hơi. Bình chứa hyđrô dùng để cân bằng áp suất khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi.
Trong máy lạnh hấp thụ khuếch tán có bố trí hai thiết bị hồi nhiệt, một giữa NH3, H2 vào và ra khỏi dàn bay hơi, một cho dung dịch loãng và dung dịch đậm đặc vào và ra khỏi bình sinh hơi. Bơm xiphông làm việc theo nguyên tắc thay đổi tỷ trọng. Dung dịch được đốt nóng sinh ra những giọt hơi nhỏ, bọt hơi có tác dụng kéo theo cả lỏng chảy vào bình sinh hơi.
Trong thực tế người ta không thể đạt được các vòng tuần hoàn lý tưởng. Ví dụ ở dàn ngưng lý thuyết là không có hyđrô nhưng thực tế là vẫn có lẫn một ít hyđrô, hoặc khi ra khỏi dàn hấp thụ hơi đó là hơi hyđrô tinh khiết nhưng thực chất vẫn có lẫn hơi amôniăc và nước, tuy nhiên vẫn có thể bỏ qua khi tính toán.
1 2 3 4 5 6 H2 7 8 q0 9 10 11 12 qB qA
Hình 1.20 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy lạnh hấp thụ khuếch tán 1 - Đèn; 2 - Xiphông; 3 - Bình sinh hơi; 4 - Ngưng tụ hồi lưu; 5 - Dàn ngưng;
6 - Bình chứa H2; 7 - Dàn bay hơi; 8 - Buồng lạnh; 9 - Hồi nhiệt dòng hơi; 10 - Dàn hấp thụ; 11 - Bình chứa dung dịch; 12 - Hồi nhiệt dung dịch lỏng.
32